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科学家成功合成铹的第14个同位素******

　　超镄新核素铹-251不仅是近20年来科研人员首次直接合成的铹的新同位素，也是迄今为止合成的中子数N为148的最重同中子异位素。铹-251具有α衰变性，可以发射出两个不同能量的α粒子。

　　超重元素的合成及其结构研究是当前原子核物理研究的一个重要前沿领域。铹是可供合成并进行研究的一种超镄元素，引起了人们极大的兴趣。

　　近日，科研人员利用美国阿贡国家实验室充气谱仪（AGFA）成功合成了超镄新核素铹-251。相关成果发表于核物理学领域期刊《物理评论C》。

　　此次合成铹的新同位素，运用了什么技术方法？合成得到的铹-251，具有什么基本特征？合成的铹-251对于物理、化学等学科的研究来说具有什么意义？针对上述问题，记者采访了这一工作的主要完成人之一，中国科学院近代物理研究所副研究员黄天衡。

　　不断进行探索，再次合成铹同位素

　　铹的化学符号为Lr，原子序数为103，是第11个超铀元素，也是最后一个锕系元素。“一般来说，原子序数大于铹的元素被称为超重元素。”黄天衡介绍。

　　质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。同一种元素的同位素在化学元素周期表中占有同一个位置，同位素这个名词也因此而得名。

　　103号元素由阿伯特·吉奥索等科研人员于1961年首次合成。为纪念著名物理学家欧内斯特·劳伦斯，103号元素被命名为铹。锕系元素是元素周期表ⅢB族中原子序数为89—103的15种化学元素的统称，其中，铹元素在锕系元素中排名最后。

　　截至目前，科研人员们共合成了铹的14个同位素，质量数分别为251—262、264、266。目前合成的铹的14个同位素中，铹-251至铹-262是在实验中通过熔合反应直接合成的，铹-264和铹-266则是将原子序数更高的核素通过衰变生成的。

　　目前，铹的化学研究中最常使用的同位素是铹-256和铹-260。科研人员通过化学实验证实铹为镥的较重同系物，具有+3氧化态，可以被归类为元素周期表第七周期中的首个过渡金属元素。由于铹的电子组态与镥并不相同，铹在元素周期表中的位置可能比预期的更具有波动性。在核结构研究方面，受限于合成截面等原因，目前的研究仅集中在铹-255上。然而即使是铹-255，其结构能级的指认目前也还存有争议。

　　通过熔合反应，形成新的原子核

　　铹和其他原子序数大于100的超镄元素一样，无法通过中子捕获生成。目前铹只能在重离子加速器中通过熔合反应合成。由于原子核都具有正电荷而会相互排斥，因此，只有当两个原子核的距离足够近的时候，强核力才能克服上述排斥并发生熔合。粒子束需要通过重离子加速器进行加速。在轰击作为靶的原子核时，粒子束的速度必须足够大，以克服原子核之间的排斥力。

　　“仅仅靠得足够近，还不足以使两个原子核发生熔合。两个原子核更可能会在极短的时间内发生裂变，而非形成单独的原子核。”黄天衡介绍，如果这两个原子核在相互靠近的时候没有发生裂变，而是熔合形成了一个新的原子核，此时新产生的原子核就会处于非常不稳定的激发态。为了达到更稳定的状态，新产生的原子核可能会直接裂变，或放出一些带有激发能量的粒子，从而产生稳定的原子核。

　　在此次实验中，科研人员利用美国阿贡国家实验室ATLAS直线加速器提供的钛-50束流轰击铊-203靶，通过熔合反应合成了目标核铹-251。这个新的原子核产生后，会和其他反应产物一起被传输到充气谱仪（AGFA）中。在充气谱仪（AGFA）中，铹-251会被电磁分离出来，并注入到半导体探测器中。探测器会对这个新原子核注入的位置、能量和时间进行标记。

　　“如果这个原子核接下来又发生了一系列衰变，这些衰变的位置、能量和时间将再次被记录下来，直至产生了一个已知的原子核。该原子核可以由其所发生的衰变的特定特征来识别。”黄天衡说。根据这个已知的原子核以及之前所经历的系列连续衰变的过程，科研人员可以鉴别注入探测器的原始产物是什么。

　　超镄新核素铹-251不仅是近20年来科研人员首次直接合成的铹的新同位素，也是迄今为止合成的中子数N为148的最重同中子异位素（具有相同中子数的核素），还是利用充气谱仪（AGFA）合成的首个新核素。目前的实验结果表明，铹-251具有α衰变性，可以发射出两个不同能量的α粒子。

　　拓展新的领域，推动超重核理论研究

　　由于形变，若干决定超重核稳定岛位置的关键轨道能级会降低到质子数Z约等于100、中子数N约等于152核区的费米面附近。对于这一核区的谱学研究可以对现有描述稳定岛的各个理论模型进行严格检验,从而进一步了解超重核稳定岛的相关性质。由于上述原因，对于这一核区的谱学研究是当下探索超重核结构性质的热点课题。

　　此前的理论模型均无法准确地描述这一核区铹的质子能级演化，相关的实验数据十分有限。“本次实验的初衷为把铹的结构研究进一步拓展到丰质子区，尝试开展系统性的研究。”黄天衡表示。

　　研究结果表明，形成超重核稳定岛的关键质子能级在铹的丰质子同位素中存在能级反转现象。此外，研究人员还通过推转壳模型下粒子数守恒方法（PNC-CSM）较好地描述了这一现象，并指出了ε_6形变在这一核区的质子能级演化中起到的重要作用。

　　“此次研究指出了ε_6形变在铹的丰质子核区的质子能级演化中起到的重要的作用，对现有的理论研究提出了新的挑战，将推动超重核领域相关理论研究的发展。”黄天衡说。（记者颉满斌）

小寒：雁归年将至，雪伴寒梅香******

　　【节气里的韵味中国】

　　作者：郝泽华

　　伴着蜡梅的孤雅幽香，在大雁北归的振翅声中，小寒节气准时赴约。

　　小寒是表示气温冷暖变化的节气。《月令七十二候集解》中记载：“小寒，十二月节。月初寒尚小，故云。月半则大矣。”冷气积久而寒，小寒意味天气寒冷，但未到极点，标志着季冬时节的正式开始。冬至之后，冷空气频繁南下，气温持续降低，温度在一年的小寒、大寒之际降到最低，从民谚“小寒时处二三九，天寒地冻冷到抖”中，便可感受小寒之寒冷。

1月1日，在浙江省诸暨市三都小学，水珠上映着开放的水仙花。新华社发

　　“小寒胜大寒，常见不稀罕。”虽名曰“小寒”，但在我国北方地区，小寒节气通常比大寒节气更冷。而对于南方大部分地区来说，则是大寒节气更冷一筹。此时，北方大部分地区都处于农业的冬歇期，人们需在家做好菜窖、畜舍保暖、造肥积肥。南方地区则要注意给小麦、油菜等作物追施冬肥，做好防寒防冻等工作。有经验的农人，会以小寒的气候推测来年的气候情况，民间流传着“小寒寒，惊蛰暖”“小寒不寒,清明泥潭”等俗语。

　　冬日，万物静默敛藏，但这方寂静中，也蕴藏着向阳的生机与萌动。“禽鸟得气之先”，时令流转中细微的变化，被禽鸟敏锐地感知着。古人将小寒分为三候：“初候雁北乡；二候鹊始巢；三候雉始雊。”小寒时节，阳气已动，大雁开始向北迁移。北方的喜鹊体察到阳气，开始为来年修筑巢穴。雉鸟也因感知阳气的生长，开始雌雄合鸣。唐代诗人元稹在《咏廿四气诗·小寒十二月节》中写道：“小寒连大吕，欢鹊垒新巢。”此时，宜聆听林间的啁啾鸟鸣与枝头的振翅之声，感受寒冬中向阳而生的生命之力。霜雪终将融化，严寒之后，春日必将到来。

　　风至而花有信。二十四番花信风中，小寒“一候梅花，二候山茶，三候水仙”。梅之凛然、山茶之艳丽、水仙之清雅，为小寒时节的苍茫大地，增添了几缕幽芳，也为无数寒冬拼搏的人们，带来精神的慰藉。

1月1日，在湖北省宜昌市秭归县茅坪镇，火棘果与白雪相映成趣。新华社发

　　“闻道梅花坼晓风，雪堆遍满四山中。”小寒时节，天地萧索，寒意凛冽刺骨，但梅花依旧凌风傲雪绽放。此时蜡梅已开，红梅待放，宜携三五好友踏雪而行，探梅寻香。梅花位列二十四番花信之首，自古广为文人吟咏。在《游前山》中，陆游写道：“屐声惊雉起，风信报梅开。”诗人的木屐声惊起山林中的雉鸟。而簌簌的花信风，送来了山中梅花绽放的消息。柳宗元则在《早梅》一诗中，以“早梅发高树，迥映楚天碧。朔吹飘夜香，繁霜滋晓白”的诗句，书写早梅凌寒绽放之仪态与芬芳。自梅花始，生命中的一次次绽放，都将次第而来。

　　漫长悠远的岁时轮转间，人们因地制宜地以饮食之道，表达着对山海的眷恋和对自然的敬畏。南京人逢小寒喜吃菜饭。菜饭的样式颇多，其中一种是将矮脚黄青菜同咸肉片、香肠片或是板鸭丁与糯米同煮，里面还会剁些生姜粒。这样煮出的菜饭，味道鲜香可口。热气腾腾吃下一碗，周身便暖了起来。在广东，则会在小寒的清晨吃糯米饭。当地人认为食用糯米可快速补充能量，有利于驱寒。传统的腊味糯米饭食材除糯米、腊肉、腊肠和花生外，还可添加香菇、虾米、叉烧等。“小寒吃羊肉，大寒吃萝卜。”羊肉同样是小寒节气中常吃的食物。若是将羊肉与当归、山药、胡萝卜同煮，不仅可以增添暖意，还不易上火。围坐在燃着炭火的铜锅旁，一起热腾腾地涮羊肉，也是不错的选择。时光、故土、记忆、信念……种种与饮食的羁绊，为人们口中的食物，添上了更为深沉厚重的滋味。

1月2日，在山东枣庄东湖公园拍摄的干枯植物。新华社发

　　“煮茶烧栗兴，早晚复围炉。”在寒冷的冬日，与三五亲友围炉煮茶，亦是一件快事。最近，这一古人雅事，成了城市中一些年轻人的新风尚。在院中搭起温暖的炉子，煮上一壶热茶，再烤上花生、板栗、橘子等吃食，便可欢聚畅谈。茶烟袅袅，暖意盈怀，传统文化正悄然被当代年轻人赋予新的内涵。

　　数九寒天，《九九消寒图》又添上几笔，不知不觉中，年关将近，各种年事活动正逐步展开。年味儿浓起来了：剪窗花、挂灯笼、买年画、写春联、备年货……而身在异乡辛苦打拼的人们，也准备收拾行囊，踏上归程。小寒节气在家人团聚的期盼中，增添了几分暖意。万家灯火中，总有一盏灯，在等待风雪夜归人。

　　大雁北归，寒梅着花，年节将至。小寒于寒冷中蕴藏着临近春日的生机，于银装素裹中孕育着生命绽放的力量。生活的美学与生命的智慧在节气更迭间不断延续，纵天寒地冻、冰封千里，若心怀信念，便无惧萧索与孤寒。

　　《光明日报》（ 2023年01月05日 08版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）